[發(fā)明專利]一種基于太赫茲全金屬超材料的微流傳感芯片

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010019960.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113109293A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郎婷婷;王鋼棋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/41
• 分類號(hào): G01N21/41;B01L3/00
• 代理公司: 北京盛詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 張海青

本發(fā)明提供一種基于太赫茲全金屬超材料的微流傳感芯片，其包括全金屬超材料層和微流通道，全金屬超材料層為一層帶一定數(shù)量鏤空?qǐng)D案的全不銹鋼超材料，厚度為0.05mm,鏤空?qǐng)D案為一個(gè)對(duì)稱型的啞鈴圖案；微流通道附著在全金屬超材料層表面上并且覆蓋鏤空?qǐng)D案；微流通道包括微流通道液體入口、微流通道中間部分和微流通道液體出口；當(dāng)垂直入射的入射電磁波極化方向沿著啞鈴短軸時(shí)，可以激發(fā)一個(gè)磁環(huán)偶極子和一個(gè)電偶極子，對(duì)應(yīng)的在0.5?1.5THz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)透射峰，然后待測(cè)液體從微流通道液體入口進(jìn)入，與全金屬超材料層直接接觸再?gòu)奈⒘魍ǖ酪后w出口流出，通過(guò)對(duì)透射峰峰值波長(zhǎng)漂移的檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)0.5?1.5THz頻率范圍內(nèi)的高靈敏度的液體折射率檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，特別是涉及一種基于太赫茲全金屬超材料的微流傳感芯片，主要應(yīng)用于液體折射率檢測(cè)。

背景技術(shù)

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受被測(cè)量的信息并將其按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息進(jìn)行輸出，以滿足信息傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。目前，傳感器已廣泛應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展及人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，并且在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面起著越來(lái)越重要的的作用。

超材料是一種人工合成的亞波長(zhǎng)電磁超材料，其具有許多自然材料所不具有的特性，比如能讓光、電磁波改變它們通常的性質(zhì)，而這樣的效果是傳統(tǒng)材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因而超材料是最近電磁領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。超材料的成分上沒(méi)有什么特別之處，它的奇特性質(zhì)源于其精密的幾何結(jié)構(gòu)以及尺寸大小，其中的微結(jié)構(gòu)大小尺度小于它作用的波長(zhǎng)，因此其得以對(duì)波施加影響，可用等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率來(lái)表征其電磁響應(yīng)。當(dāng)入射光的能量耦合到超材料時(shí)，可以產(chǎn)生諧振，在透射譜中可以觀察到一個(gè)透射谷或者投射峰，由于超材料諧振對(duì)周?chē)橘|(zhì)的變化什么敏感，因此超材料常被用于傳感領(lǐng)域。

目前現(xiàn)有技術(shù)中，有的超材料傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)GHz頻率范圍內(nèi)的的折射率檢測(cè)，但是普遍的，國(guó)內(nèi)外太赫茲超材料折射率傳感器對(duì)于某些微量物質(zhì)或微小濃度物質(zhì)的檢測(cè)靈敏度還不夠高，從而限制了太赫茲傳感器的應(yīng)用。并且目前用于實(shí)驗(yàn)測(cè)量的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的頻譜分辨率較低，影響了傳感檢測(cè)的精度。

如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制備容易、成本較低且適宜批量生產(chǎn)的能在THz頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)液體折射率檢測(cè)的太赫茲波折射率傳感器是目前急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于太赫茲全金屬超材料的微流傳感芯片，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種基于太赫茲全金屬超材料的微流傳感芯片，具體內(nèi)容如下：

本發(fā)明提供一種基于太赫茲全金屬超材料的微流傳感芯片，包括全金屬超材料層(1)、微流通道(2)。

所述全金屬超材料層(1)表面加工若干個(gè)成周期排布的鏤空?qǐng)D案，所述鏤空?qǐng)D案作為傳感器單元使用。

所述微流通道(2)包括微流通道液體入口(4)、微流通道中間部分(3)和微流通道液體出口(5)，所述微流通道中間部分(3)的一端與所述微流通道液體入口(4)連接，所述微流通道中間部分(3)的另一端與所述微流通道液體出口(5)連接，并且三者形成一個(gè)物理上連通的整體。

所述微流通道(2)附著在所述全金屬超材料層(1)表面上并且覆蓋所述鏤空?qǐng)D案。

優(yōu)選地，所述全金屬超材料層(1)材料為不銹鋼，所述鏤空?qǐng)D案成周期排布。

優(yōu)選地，所述鏤空?qǐng)D案為一個(gè)正方形單元加一個(gè)長(zhǎng)方形單元再加一個(gè)正方形單元形成的鏤空啞鈴圖案。

優(yōu)選地，所述微流通道(2)由聚二甲基硅氧烷材料PDMS采用軟刻蝕技術(shù)制成。

優(yōu)選地，所述微流通道液體入口(4)與所述微流通道液體出口(5)通過(guò)沖洗工藝制成。